1.5.2　掺添加剂泡沫混凝土基本性能研究现状

1）不同矿物掺合料对泡沫混凝土性能影响

Ozlutas在超轻泡沫混凝土领域做了大量实验,发现掺有粉煤灰的泡沫混凝土的微观结构随着时间的推移变得更致密。Sun等探究了粉煤灰对多孔混凝土的热性能和机械性能的影响,多孔混凝土的发现,其早期强度与粉煤灰掺量的增加显著降低,但其后期强度随着粉煤灰掺量的增加而增加,最终制备出抗压强度为4.37 MPa、导热系数为0.116 W/(m·K)的泡沫混凝土。She等使用粉煤灰和细砂制备泡沫混凝土,研究发现粉煤灰可改善泡沫混凝土浆体的和易性,提高泡沫混凝土的力学性能和抗冻性,但会使吸水率与干缩值增大。他们还发现,同时掺砂和粉煤灰的泡沫混凝土的抗压强度高于单独掺粉煤灰的泡沫混凝土。Chindaprasirt和Rattanasak,以及Roslan等研究表明,粉煤灰可发挥其微集料效应,使硅酸盐水泥基泡沫混凝土的结构更致密,从而有利于降低其干缩值。Batool等用粉煤灰、硅灰和偏高岭土部分替代水泥,并探究了它们对泡沫混凝土的导热系数的影响,研究发现硅灰在降低泡沫混凝土的导热系数方面效果最好。杭美艳和杨冉对比了单掺粉煤灰、单掺矿渣粉和复掺粉煤灰与矿渣粉这3种体系下泡沫混凝土性能的差异,研究发现当粉煤灰与矿渣粉复掺比例为2∶3时,可增加泡沫混凝土的抗压强度,降低体积吸水率,有效地改善孔结构减少连通孔,但却增大了导热系数。相比其他两种体系,单掺粉煤灰体系下的泡沫混凝土导热系数最低。蒋俊等对比研究了粉煤灰和矿粉对泡沫混凝土硬化性能的影响,研究表明二者取代水泥都增大了气孔孔径,但对导热系数都没有明显影响,其中矿粉可有效提高泡沫混凝土的抗压强度。倪倩探究了石灰石、石膏、粉煤灰及矿渣对高铝水泥基泡沫混凝土的影响,研究表明它们的最佳掺量分别为10%,15%,5%,5%,并且在此掺量下制备的泡沫混凝土与单独高铝水泥制备的泡沫混凝土相比有更高的强度,更低的吸水率和干燥收缩。田甜对比研究了磷石膏-水泥-矿渣体系和磷石膏-水泥-粉煤灰体系下制备的泡沫混凝土的性能,研究表明前者制备的泡沫混凝土结构密实度更大,抗碳化性能更优。张启研究发现,泡沫混凝土中掺入硅灰后,能有效地提高早期强度,并改善塌膜现象。

2）脱硫石膏灰组分对泡沫混凝土性能影响

随着我国炼油行业加工进口中东等地区高含硫原油数量的增加,石化炼油行业采用石灰粉脱硫技术生成的脱硫胶灰渣(PCDAD)副产品已占到石油焦总产量的25%～30%。PCDAD主要成分为无水石膏和过剩的石灰。这两种矿物分别是生产水泥时的重要原料与调凝组分,具有良好的胶凝特性,尤其是磨细之后。罗健林等可将磨细PCDAD用作泡沫混凝土的浆料调凝组分,将PCDAD用作发泡混凝土浆料的促凝剂,以提高泡沫在料浆中的稳定性,同时实现PCDAD这种固体废弃物资源化回收利用的环保效益。

3）纤维组分对泡沫混凝土性能影响

Khan研究发现,聚丙烯纤维(PP)可提高泡沫混凝土的抗弯强度和抗拉强度,但对抗压强度没有影响,而玄武岩纤维可大幅度提高泡沫混凝土的抗压强度、抗弯强度和抗拉强度,性能优于聚丙烯纤维。Falliano等探究了聚合物纤维对泡沫混凝土抗压强度和抗拉强度的影响,研究发现纤维含量的增加有利于提高泡沫混凝土的抗拉强度,但对抗压强度几乎没有影响。Yakovlev等、Luo等、Li等及Prabha等将碳纳米管(CNTs)引入泡沫混凝土,并探究其对泡沫混凝土性能的影响,研究发现CNTs可提高泡沫混凝土浆体的稳定性,增强泡沫混凝土的强度,改善孔隙结构。林涛研究发现,纤维能抑制泡沫混凝土早期收缩,提高泡沫混凝土的强度,且混杂掺入纤维的效果要优于单独掺入玄武岩纤维。吴潜等研究发现,将聚丙烯纤维与玻璃纤维复掺入泡沫混凝土,可明显提高泡沫混凝土的抗折强度,但不利于改善其保温性能。白光等研究了聚乙烯醇(PVA)纤维对碱矿渣泡沫混凝土性能的影响,研究表明PVA纤维对碱矿渣泡沫混凝土干密度无明显影响,改善了碱矿渣泡沫混凝土的韧性,提高了其抗折强度和折压比,降低了干燥收缩。

同时,一方面,基于气泡的引入可有效降低混凝土密度与声阻抗,使发泡混凝土及制品与空气声阻抗相匹配;另一方面,基于导电纳米纤维CNT具有良好的多重散射/界面极化效应,进而能在宽频带将电磁波有效转换成热能耗散掉,综合实现与空气声阻抗相匹配与微波吸收性能、防电磁波干扰效能。